Реализация цифровых фильтров высокого порядка.

ЦФ высокого порядка удобно реализовать с помощью каскадного или параллельного соединения звеньев второго порядка.

При реализации ЦФ высокого порядка необходимо сделать выбор между параллельной и каскадной реализациями, исходя, как из простоты разложения передаточной функции на составляющие, так и из допустимой степени параллелизма в вычислениях, обеспечивающей высокую пропускную способность. Этот выбор определяется требуемой скоростью обработки, используемой элементной базой, суммарной погрешностью округления результатов.

В качестве примера рассмотрим две схемы реализации фильтра шестого порядка.

Параллельная реализация показана на рис.7.7.

Рис. 7.7. Параллельная реализация цифрового фильтра 6-го порядка.

Передаточная функция фильтра вначале представляется как сумма трех членов второго порядка. Они реализуются с помощью звеньев второго порядка, построенных с помощью любого из методов рассмотренных ранее. Их выходные сигналы обозначены соответственно , при этом выходной сигнал фильтра получают в соответствии с выражением: ,где - масштабные коэффициенты.

Каскадная реализация фильтра шестого порядка показана на рис.7.8. Здесь термин “каскадный” одновременно обозначает как каскадный вид представления передаточной функции, так и последовательный тип вычислений при аппаратурной реализации.

Рис. 7.8. Каскадная реализация цифрового фильтра 6-го порядка.

Ядром арифметического устройства является звено второго порядка, реализованное в этом примере последовательно.

Однако память для запоминания значений функции F имеет емкость 96 слов, так как необходимо предусмотреть запоминание трех различных серий F. Память адресуется через мультиплексор соответствующими битами для всех трех звеньев.

Пропускная способность такой реализации фильтра порядка 2N в N раз меньше пропускной способности одного звена второго порядка.

Последовательная структура может быть реализована полностью на запоминающих ИС с высокой плотностью интеграции. Например, одно ПЗУ емкостью бит может хранить функции F, необходимые для 16 различных звеньев второго порядка. Таким образом, с помощью такой структуры можно реализовать 4 различных цифровых фильтра восьмого порядка, способных обрабатывать в реальном масштабе времени поток данных, поступающий с частотой более 100кГц. При этом входной интерфейс будет несколько сложнее.

Дата добавления: 2015-11-14